差分GPS測量原理.ppt

第四章 GPS定位原理,5.7 差分GPS 廈門理工學院 空間系,主要內(nèi)容,差分GPS概述 差分GPS原理 差分GPS的分類 差分GPS的新進展,1. 差分GPS概述,差分GPS產(chǎn)生的誘因 GPS絕對定位的精度受多種誤差因素的影響，實時單點定位精度約1030米，難于滿足某些特殊應用的要求。 影響GPS定位精度的主要誤差 1）多臺接收機公有的誤差，如衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差等； 2）傳播延遲誤差，如大氣延遲（對流層延遲、對流層延遲）等； 3）接收機固有的誤差，如內(nèi)部噪聲、多路徑效應等。 采用差分定位，可完全消除第一部分誤差，可大部分消除第二部分誤差（視基準站至用戶的距離）。,差分GPS（DGPS Differential GPS） 定義：利用設置在坐標已知的點（基準站）上的GPS接收機測定GPS測量定位誤差，用以提高在一定范圍內(nèi)其它GPS接收機（流動站）測量定位精度的方法， 基準站發(fā)送的數(shù)據(jù)格式一般遵循RTCM-104協(xié)議。,2. 差分GPS原理,誤差的空間相關性 在影響GPS定位精度的各類誤差中除多路徑效應均具有較強的空間相關性，從而定位結果也有一定的空間相關性。 差分GPS的基本原理 利用基準站（設在坐標精確已知的點上）測定具有空間相關性的誤差或其對測量定位結果的影響，供流動站改正其觀測值或定位結果。,差分GPS對測量定位精度的改進,差分改正數(shù)的類型 位置（坐標改正數(shù)）改正數(shù) 基準站上的接收機對GPS衛(wèi)星進行觀測，確定出測站的觀測坐標，測站的已知坐標與觀測坐標之差即為位置的改正數(shù)。 距離改正數(shù) 利用基準站坐標和衛(wèi)星星歷可計算出站星間的計算距離，計算距離減去觀測距離即為距離改正數(shù)。,位置差分示意圖,距離差分示意圖,位置差分和距離差分的特點,位置差分 差分改正計算的數(shù)學模型簡單 差分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量少 基準站與流動站要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星 距離差分 差分改正計算的數(shù)學模型較復雜 差分數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量較多 基準站與流動站不要求觀測完全相同的一組衛(wèi)星,載波相位差分,載波相位差分與偽距差分相類似 載波相位差分GPS有兩種定位方法，即改正法和求差法。 改正法：基準站將載波相位的改正量發(fā)送給用戶站，并對用戶站的載波相位進行改正實現(xiàn)定位。 求差法：將基準站的載波相位發(fā)送給用戶站，并由用戶站對觀測值求差進行坐標解算。,3. 差分GPS的分類,根據(jù)時效性 實時差分：立即獲得定位結果，系統(tǒng)和用戶之間必須建立數(shù)據(jù)通信鏈。 事后差分：不必立即獲得定位結果，無需建立數(shù)據(jù)通信鏈。 根據(jù)觀測值類型 偽距差分：精度較差，但數(shù)據(jù)處理比較方便，被廣泛使用。 載波相位差分：精度較高，但存在周跳的探測和修復以及整周未知數(shù)的確定等問題，數(shù)據(jù)處理較為復雜，只有在某些精度要求較高的領域中才被采用。,根據(jù)差分改正數(shù) 位置差分（坐標差分） 距離差分 根據(jù)工作原理和差分模型 局域差分（LADGPS Local Area DGPS） 單基準站差分 多基準站差分 廣域差分（WADGPS Wide Area DGPS）,單基準站局域差分,結構 基準站（一個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶,基準站,數(shù)據(jù)通訊鏈,流動站（用戶）,特點 優(yōu)點：結構、模型簡單 缺點：差分范圍小，精度隨距基準站距離的增加而下降，可靠性低,多基準站局域差分,結構 基準站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶,優(yōu)缺點 優(yōu)點：差分精度高、可靠性高，差分范圍增大 缺點：差分范圍仍然有限，模型不完善,廣域差分,結構 基準站（多個）、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶 數(shù)學模型（差分改正數(shù)的計算方法） 與普通差分不相同 普通差分是考慮的是誤差的綜合影響 廣域差分對各項誤差加以分離，建立各自的改正模型 用戶根據(jù)自身的位置，對觀測值進行改正 特點 優(yōu)點：差分精度高、差分范圍大 缺點：系統(tǒng)結構復雜、建設費用高,4. 差分GPS的新進展,廣域差分增強型系統(tǒng) 特點 偽衛(wèi)星技術 衛(wèi)星通訊技術 類型 LAAS Local Area Augmentation System 采用地基偽衛(wèi)星 WAAS Wide Area Augmentation System 采用空基偽衛(wèi)星 采用通訊衛(wèi)星發(fā)送差分改正數(shù),網(wǎng)絡RTK 原理 利用基準站網(wǎng)計算出用戶附近某點（虛擬參考站）各項誤差改正，再將它們加到利用虛擬參考站坐標和